關于變頻器輸出端連接開關的探討

《拙見》一文指出：“變頻器輸出端不允許接開關來控制電機停車、運轉和正反轉”，這個問題確實是變頻器應用人員應該慎重考慮與解決的。一般說來，變頻器的使用手冊和相關的技術資料中均不推薦、不建議在三相電源與變頻器之間、變頻器與電動機之間使用接觸器等電器開關，如果使用，則應在設計電路時給以充分考慮，采取必要的技術措施，保證系統能夠長期安全運行。但這并不是說這些位置絕對不能使用電器開關．多個出版社出版的由資深專家編撰的關于變頻器應用的資料書籍以及變頻器生產廠家推薦的應用圖集中。都可看到變頻器輸出端連接接觸器來切換電動機運行的實例，況且楊德印先生的《變頻器實用技術問答(六)》(以下稱為《正反轉》)原文是在切斷變頻器輸出后才使相關接觸器主觸頭斷開的，并不會出現陶波先生分析的那樣“開斷是一種電流過渡過程，在這一過程瞬間會產生瞬態過電壓”，“理論計算瞬間會產生1萬伏電壓”。達到“足以擊穿模塊”的程度。因此得出結論《正反轉》原文方案是不可行的。
筆者分析如下：

1．《正反轉》原文電路方案分析

欲使電動機正轉，按一下原附圖中的正轉按鈕SB1．中間繼電器：KA1動作吸合，并經觸點KA1-1自保持；KA1的觸點KA1-4接通變頻器的FWD和COM端，使變頻器啟動，其U、V、W端有電壓輸出；KA1的觸點KA1-3使時間繼電器KT的線圈得電。待其延時閉合接點KT1-2閉合后，接觸器KM1線圈得電吸合并自保持。這時接觸器KM1的主觸點閉合，電動機開始正向運轉。如果需要反轉運行。按一下停機按鈕SB3(這是反轉前必須進行的操作)，這時中間繼電器KA1釋放，其觸點之一KA1-4斷開。向變頻器發出停機指令，變頻器可在1ms時間內關閉其輸出端。這種說法的依據是什么呢?我們知道，所有變頻器的輸出電壓，都是經過脈寬調制后的系列脈沖波，這個系列脈沖波的載頻可以通過變頻器的“載波頻率”參數進行設置．通常其調整范圍為3kHz～15kHz，現按10kHz計算。則變頻器輸出波形的載波周期為0.1ms，亦即變頻器可在接收到停機指令0.1ms時間內關閉其輸出電壓。而正轉交流接觸器KM1主觸點的釋放要晚幾十毫秒．即中間繼電器KA1的觸點KA1-3斷開時間繼電器KT線圈供電．KT的觸點KT1-2斷開接觸器KM1線圈供電，之后接觸器的主觸點才能斷開，顯然需要若干毫秒的時間，這樣就不會出現《拙見》一文分析的那樣“瞬間會產生1萬伏電壓”，并“足以擊穿模塊”．因為接觸器KM1主觸點斷開時變頻器的輸出端已無電壓輸出。

《正反轉》原文電路的其他工作過程分析因與本文討論的主題無關，此處從略。

2．《拙見》一文公式引用不當

《拙見》一文引用高等教育出版社《電路》一書中的公式來佐證瞬態高壓的產生，并拿這個高壓去“擊穿模塊”．似有鞭長莫及之嫌。假如在變頻器有正常輸出的情況下用接觸器切斷變頻器與電動機之間的連接，確實會產生一定的高壓，但這個高壓是由斷開的接觸器主觸點承受的，并不會去“擊穿模塊”。況且計算時引用的數據未經嚴密考證，計算結果未必可信。另外，如果變頻器輸出端與電動機之間的開關斷開能使模塊擊穿，那么變頻器的逆變元件IGBT管工作時始終以載波頻率導通與截止。會不會遭到“擊穿”的厄運呢?IGBT管從導通到截止與接觸器主觸點由閉合到斷開所產生的后果有多大區別呢?因此，《拙見》一文提出的觀點并不成立。

3．一個應用實例

圖1是成都森蘭變頻器制造有限公司SB12系列變頻器使用手冊中推薦的一個應用電路，下面摘錄的是使用手冊中關于這個電路工作過程的說明。

SB12S變頻器一拖多(一拖多即用一臺變頻器拖動多臺電動機——摘者注)工作狀況說明，在變頻器直接一拖多時(如圖2一拖3)，一拖多擴展單元接收1K1輸出的高電平信號，K11閉合，1號電動機首先變頻啟動，當變頻器運行到切換頻率上限時，如果壓力低于設定壓力(使用手冊介紹的是在恒壓供水中的應用——摘者注)，該電動機由變頻切換到工頻(K11斷開，K12閉合)，同時變頻器輸出頻率迅速下降到0，如果壓力仍低于設定壓力，K21閉合，變頻起動下一個電動機，如果壓力始終低于設定壓力。將2號電動機切換到工頻運行……

從以上摘錄的使用手冊片段可見，變頻器與電動機之間是可以用開關設備對電動機進行運行切換的，并不像陶波先生分析的那樣瞬態高壓會擊穿模塊。用一句通俗的話來說，在有電感接入的串聯電路中，誰將電路斷開。誰就將承受斷開時電感產生的瞬態高壓。在本文討論的電路中，承受瞬態高壓的是接觸器的主觸點。而不是變頻器的功率模塊。